BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Profesi sebagai petugas pemadam kebakaran adalah salah satu pekerjaan berbahaya dan paling tabah di dunia. Petugas pemadam kebakaran harus mampu menjangkau sumber api dengan cepat dan aman. Lalu petugas memadamkan api dan mencegah kerusakan lebih lanjut serta mengurangi korban jiwa. Petugas pemadam kebakaran memiliki kosisten untuk mengambil risiko dan mempertaruhkan nyawa demi menyelamatkan korban. Hal ini tidak bisa diterima sebagai seorang pahlawan yang menyelamatkan korban tetapi berpotensi mendapat kecelakaan kerja atau kematian akibat faktor terlalu lelah dalam kondisi berbahaya. Karena tugas ini adalah pekerjaan penting namun sangat berbahaya maka diperlukan alat bantu guna menyelesaikan tugas berbahaya ini secara aman, cepat dan efektif. Alat bantu yang memenuhi aspek-aspek itu adalah teknologi robotika. Manusia dan Robot mempunyai kelebihan dan kekurangan tetapi untuk masalah ketahanan, keselamatan dan keamanan, robot jauh lebih unggul. Sejak ditemukan robot-robot cerdas oleh para pakar rekayasa robotika semakin bervariasi peran robot untuk mengganti tugas-tugas manusia. Aspek keamanan manusia sangat penting, untuk itu peran robot harus mampu memenuhi keamanan terhadap manusia dan lingkungan 1
sekitarnya selama melakukan tugas-tugas berbahaya. Bleex, Big Dog, robot pengangkat beban, dan robot pembantu petugas pemadam kebakaran adalah bukti keanekaragaman pengembangan robot sebagai pengganti peran manusia dalam melakukan tugas-tugas yang mengandung bahaya. Teknologi robotika menjembatani kesenjangan antara petugas pemadam kebakaran dan mesin memungkinkan untuk metode yang lebih efisien dalam sistem pemadaman kebakaran. Dalam tugas akhir ini akan mendeskripsikan pengembangan robot prototipe pelacak api yang sudah ada menjadi robot prototipe pemadam kebakaran sekaligus meningkatkan kinerja robot untuk tugas memadamkan sumber api. Untuk meningkatkan kinerja robot diperlukan serangkaian pengembangan inovatif sistem yang meliputi berbagai aspek seperti program algoritme, elektronis, mekanis, ketahanan, keamanan, dan efisiensi. Pengembangan prototipe robot pelacak api ini hanya meliputi perubahan-perubahan pada aspek program algoritme, elektronis, dan mekanis. Robot pelacak api sebelumnya hanya melacak api saja belum bisa memadamkan api. Aspek algoritma program perlu dimodifikasi supaya lebih efisien dalam proses melacak, mendekati, dan memadamkan sumber api. Aspek elektronis dan mekanis perlu tambahan sistem pemadam api yaitu sebuah kipas angin sebagai transduksi elektromagnetik motor menjadi mekanik kipas angin. Terlepas dari efisiensi bahan kimia racun api, dalam prototipe robot ini hanya memakai kipas angin untuk memdamkan api. 2
Konsep dasar pengembangan robot ini mengadopsi perilaku manusia untuk melacak, mendekati dan memadamkan sumber api. Perilaku manusia akan mencari sumber api dari ruangan satu ke ruangan yang lain dengan indera mata sambil melewati batas-batas tembok ruangan hingga ditemukan sumber api. Perilaku robot akan diprogram dengan pendekatan perilaku manusia diatas. Fungsi mata manusia akan diganti oleh fungsi sensor flame sensor. Karena flame sensor hanya bisa menangkap tingkat kuantitas lidah api saja tetapi tidak bisa mengenal tembok atau penghalang dalam rute arah menuju ke sumber api maka fungsi sensor peraba tembok diganti oleh fungsi sensor saklar tuas (limit switch). Untuk mengganti fungsi leher manusia sebagai pencari sudut arah sumber api akan diganti oleh fungsi motor servo yang mengarahkan flame sensor sepanjang arah sudut 1800. Untuk fungsi otak manusia sebagai pengambil keputusan akan diproses oleh mikrokontoler dan program algoritme. Hubungan antara program (software) dengan mekanis (hardware) sangat penting. Jika program sudah cerdas tetapi tidak didukung mekanis yang baik maka fungsi akhir tidak tercapai secara efisien. Sebaliknya jika mekanis sudah canggih tapi program tidak cerdas maka fungsi memadamkan api jadi kurang akurat dan lambat bahkan merusak komponen mekanisnya sendiri karena terlalu dekat dan pada akhirnya terbakar oleh api. Selain aspek kualitatif elemen-elemen robot, aspek kuantitatif perlu untuk meningkatkan kinerja robot. Kapasitas Battery harus cukup memberi tenaga pada sistem robot untuk sampai memadamkan api. Jumlah sensor api yang dipakai akan 3
mempengaruhi tingkat akurasi arah sudut sumber api secara tepat dan cepat. Jumlah limit switch yang dipakai akan mempengaruhi program algoritme dalam menentukan kecepatan bergerak menuju api yang bebas penghalang (tembok) dan secepat mungkin robot menjangkau sumber api. Pengaturan konsep program algoritme akan direvisi lagi agar cukup mengurangi waktu proses melacak, mendatangi dan memadamkan api. Untuk itu perlu desain awal yang cermat dengan diagram alir (flowchart) sebelum masuk ke pemrograman. Aspek-aspek tersebut diatas harus di-analisis secara cermat agar memberi andil dalam pengembangan robot pemadam api pada khususnya dan robotika rescue pada umumnya, sehingga dampak pada pengurangan korban dan kerugian materi akibat bencana kebakaran tercapai secara signifikan. Selain itu dapat meningkatkan minat untuk menciptakan generasi robot prototipe baru. Implikasi di bidang sosial dan politik adalah gejala pemanasan global berdampak pada meningkatnya suhu bumi dan letak geografis Indonesia berada di garis khatulistiwa sehingga pada musim kemarau akan berpotensi bencana kebakaran semakin tinggi. Kebakaran hutan Indonesia yang luas mampu menghasilkan asap tebal yang cukup untuk menyelimuti kota-kota besar negara-negara tetangga. Hal ini sangat merugikan kesehatan dan aktivitas perekonomian negaranegara tetangga. Singapore dan Malaysia sudah berani mengancam hubungan bilateral jika Indonesia tidak bisa mengatasi kebakaran hutan. Secara teoritis, memang banyak faktor penyebabnya, bahwa untuk meningkatkan kinerja robot pemadam kebakaran sangat ditentukan oleh 4
faktor-faktor kuantitatif dan kualitatif elemen-elemen yang dipakai pada sistem robot baik dari aspek program, elektronis dan mekanis. Untuk mendapatkan kinerja prototipe robot pemadam kebakaran yang diharapkan, penulis telah berusaha melalui serangkaian analisis dan percobaan berulang-ulang. Secara praktis penulis sangat tertarik untuk mengembangkan robot pelacak api ini karena masih ada beberapa kekurangan seperti tingkat akurasi arah menuju sumber api masih kurang tepat. Selain itu, kecepatan mendekati sumber api belum optimal. Dan penulis merasa perlu merevisi program algoritme lebih terstruktur dan efisien. Bila aspek-aspek tersebut benar dan meyakinkan maka hasil percobaan akan sangat berguna bagi perkembangan robotika dan sistem pendidikan mekatronika.. 1.2. RUMUSAN MASALAH Tugas akhir ini mencoba menjawab bagaimana merancang sebuah robot yang dapat melacak dan memadamkan api. 1.3. BATASAN MASALAH 1.3.1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino UNO R3 dengan chip mikrokontroler ATMega328. Kecepatan clock adalah 16MHz. Arduino UNO ini memiliki 14 kanal digital input/digital output yang dipilih dalam pemrograman, 6 kanal analog input, 6 kanal PWM 8 bit dan 2 pin interrupt. 5
1.3.2. Sensor api yang digunakan adalah flame detector berbasis phototransistor YG1006. Sensor api memiliki panjang gelombang cahaya 760 nm 1100 nm. Bekerja normal pada suhu -25 0 celcius sampai 85 0 celcius. Sensor ini rentan gangguan cahaya eksternal seperti matahari, lampu atau sumber cahaya lain. 1.3.3. Sensor tabrak yang digunakan adalah crash sensor limit switch berbasis saklar batas dengan rangkaian sederhana yang bekerja normal kontak terbuka dan kontak tertutup jika terjadi tabrakan atau tuas limit switch menyentuh benda / rintangan. 1.4. TUJUAN TUGAS AKHIR Tujuan penulisan tugas akhir ini sebagai berikut : 1.4.1. Untuk merancang robot pelacak api dengan menggunakan mikrokontroler Arduino UNO R3 berbasis ATMega 328 dengan kinerja yang lebih baik dari robot sebelumnya. 1.4.2. Untuk merancang robot pemadam api dengan penambahan system pemadam api yang tidak ada pada robot sebelumnya. 6
1.4.3. Untuk merancang robot dengan kemampuan menghindari rintangan yang lebih dari robot sebelumnya dengan penambahan program fungsi interrupt. 1.5. METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian tugas akhir ini terdiri dari beberapa metode sebagai sarana untuk penyusunan tugas akhir secara sistematis. Secara garis besar, metode penyusunan dimulai dari konsep, prosedur, perancangan sistem, rumusan operasional variabel, pengumpulan data, pengujian hasil, penafsiran, dan kesimpulan hasil. Metode-metode penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut : 1.5.1. METODE OBSERVASI Observasi langsung terhadap objek yang diteliti. Observasi meliputi proses analisis, eksplorasi dan evaluasi variable temuan pada permasalahan-permasalahan yang timbul selama proses pengembangan robot. 1.5.2. STUDI LITERATUR Mempelajari dan mengambil referensi empiris guna menunjang teori dan praktik selama proses perancangan, pengamatan, penyajian dan pengujian robot. 7
1.5.3. METODE EKSPERIMEN Melakukan praktik langsung pada objek dengan perangkat lunak dan perangkat keras terkait. Adapun proses praktik ini terdiri dari serangkaian debugging program algoritme dan tryand-error sistem mekanis robot. 1.6. SISTEMATIKA PENULISAN Gambaran umum sistematika penulisan tugas akhir ini disusun dalam beberapa bab sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metodologi, dan sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Bab ini menjelaskan teori tentang mekatronika, robotika, robot pelacak api, mikrokontroler, Arduino, transducer, dan pemrograman. 8
BAB III : PERANCANGAN ROBOT Bab ini berisi pembahasan tentang metode pengumpulan data, pengolahan data, pemodelan, dan perancangan. BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS Bab ini berisi tentang analisis pengujian mekanis dan program fungsi lacak, fungsi tabrak, fungsi akurasi arah api, fungsi akurasi stop, dan fungsi pemadam api. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang deskripsi kesimpulan hasil uji serta saran untuk pengembangan sistem robot lebih lanjut. 9